A tészta relaxációsának vizsgálata laborograffal (I. rész)*LÁSZTITY RADOMIR—BÁRÁNY ANDRÁS

Budapesti Műszaki Egyetem Élelmiszerkémiai Tanszék Érkezett: 1958. december 28.

A gabona- és lisztm inősítésben igen nagy szerepet já tsz ik a lisztből k é sz íte tt té sz ta m echan ikai tu la jdonságainak vizsgálata. A m űszeres tészta- v izsgálatok m a m ár tö b b m in t fél évszázados m ú ltra tek in th e tn ek vissza. Rejtő (1), K osutány (1,2) és H ankóczy (3) ú ttö rő v izsgálatai nyom án a világ m inden részén és n á lu n k is, szám os készü léket szerkesztettek , melyek a té sz ta m echanikai tu la jdonsága inak v izsgálatára szolgálnak.

E készülékek nagy részének az a jellem zője, hogy eredm ényeiket nem abszo lú t m értékegységekben, vagy fiz ikai á llandókban ad ják meg, hanem gyakorlati, re la tív m értékegységekben. (Minőségi értékszám , farinográfos egység stb .) Az ú jab b időkben szám os k u ta tó vég ze tt v izsgála tokat abból a célból, hogy egyrészt a té sz ta fizikai-m echanikai tu la jd o n ság a it abszolút fiz ikai m értékegységekkel jellem ezzék, m ásrészt, hogy összefüggést ta lá lja ­n ak a lisztek sü tő ipari m inősége és a té sz ta abszolút m értékegységekben m egado tt fiz ikai tu la jdonságai közö tt. A vizsgálatok során a tész ták számos rheologiai á llan d ó já t h a tá ro z ták meg, többek k ö zö tt pl. a p lasz tikus visz­kozitást, B ingham -féle ha tárfeszü ltséget, relaxációs id ő t stb . E v izsgála tok ­ró l jó á tte k in té s t ad n ak Volárovics (4), Scott-B lair (5), Eirich (6) m unkái.

A rheologiai vizsgálatok fontos részét képezi a relaxáció fo lyam atának vizsgálata. B elaxáción az t a jelenséget é rtjü k , hogy egy tes ten lé trehozo tt a d o tt deform áció fenn tartásához az idő függvényében egyre kisebb erő szükséges. A relaxációs fo lyam at jellem zésére az t az id ő t szok ták felhasz­náln i, m ely a la t t az a d o tt deformáció fenn tartásához szükséges erő 1/e-ed részére csökken. A relaxáció jelenségét á lta láb an az ún. Maxwell-féle folyadékon szokták vizsgálni (7), m ely egyidejűleg viszkózus és rugalm as tu la jdonságú . E gy ily en te s tre a defoim áció sebessége a következő egyenlet­te l fejezhető ki:

D, P1 dp

Tj G dt . ........................................ I.ahol D s — a deformáció sebessége

== a viszkozitás = a feszültség = az idő= a ny író rugalm assági m odulus

H a a defom ációt egy a d o tt id ő pon tban m egállítjuk , vagyis a deformáció sebessége zérus lesz, akko r

D sVV tG

és

ahol p0 P

1________ 1 _

1 dpp + G dt

dp G- dt------ = —

P Vp G

In----------= — ------------t in teg rálvaPo У]

p = p 0e— 4T ..................................= feszültség t = 0 időpontban = feszültség t időpontban — 7]/G = relaxációs idő. _

II .

48

T ökéletesen elasztikus testek re a relaxációs idő végtelen, tökéletesen viszkózus fo lyadékokra zérus. Az összes reális testeknél a relaxációs idő valam ilyen véges érték.

V izsgálataink során a b úza lisz t­bő l készü lt té sz ta re laxáció já t ta n u l­m ányoztuk . A vizsgálatokhoz m alom ­ból beszerzett F b l lisz te t használtm ik fel. A liszt v íz ta rta lm a 13,0% , fari- nográfos vízfelvevőképessége 64,3% , laborogrófos m inősége B 2 volt. A vizs­g á la to k a t a következőképpen végez­tü k : A lisztből a laborográfos v izs­g á la t előírása szerin t 45— 70% -os víz hozzáadással tész ta idom okat k é sz íte t­tü n k . A tész ta idom okat 30 perces 30°-on való p ihen te tés u tá n a laboro- g rá f nyú jtószerkezetén n y ú jtá sn ak v e te t tü k alá. 4 m p-ig ta r tó n y ú jtá s

u tá n a laborográf m o to rjá t m eg állíto ttu k és egyidejűleg stopper ó rá t in d ítv a 10, 15, 30, 45, 60, 120 m ásod- perc u tá n beje lö ltük a laborográf írócsúcsának helyze té t a d iag ram papíron. (1. ábra).

(K isebb m értékű defom áció a m űszer m o to rjának a k ikapcso lása u tá n is fellép. E z a m érési ad a to k a t bizonyos m értékben m ódosítja azonban ez a befolyás e lhanyagolható .) Az egyes írócsúcsállásokhoz ta rto zó erőértéke­k e t kalibrációs d iag ram a lap ján h a tá ro z tu k meg. A kalibrációs d iag ram o t a laborográf nyú jtószerkezetére függeszte tt ism ert su lyok segítségével k é ­sz íte ttü k el.

A vizsgálati eredm ényeket a könnyebb á ttek in th e tő ség ked v éért d iag ­ram b an ad ju k meg. A deform ációval szem ben fellépő feszültségváltozást az idő függvényében a 2. áb ra m u ta tja . A m egado tt pon tok 3— 5. m érés á tlagábó l v annak szám ít­va, az egyes görbék m el­le t t Szereplő százalékérté­kek a tész ta Szárazanyag­ra szám íto tt' v íz ta r ta l­m át,m íg a zárójelben levő százalékos értékek a té sz ­ta készítéskor a liszthez adago lt víz m ennyiséget ad ják meg. A d iagram ból lá th a tó , hogy a k ü lö n ­böző v íz ta rta lm ú tész ták azonos m érték ű deform á- lásához szükséges erő a növekvő v íz tarta lom m al csökken. A relaxációs gö r­bék a különböző v íz ta r­ta lm ú tész tákná l közel párhuzam os lefutásúak.A 3. áb ráb an a feszültség é rtékeket az idő logarit- 2. ábra

49

m usának függvényében áb rázo ltuk . A különböző v íz ta rta lm ú tész ták i t t is hasonló jellegű görbéket adnak . Az összefüggés a feszültség és az idő logaritm usa kö zö tt nem lineáris, am i az t jelenti, hogy a tész ta relaxációs görbéje e ltér az ún. Max- well-féle folyadék m egfe­lelő görbéjétől, vagyis nem exponenciális lefu­tású . V izsgálataink ezen eredm énye megegyezik m ás k u ta tó k ez irányú v izsgálatainak m egálla­p ítása iva l (8,9).

A relaxációs görbenem exponenciális le fu tása a z t jelenti, hogy a té sz ta relaxációs ideje nem állandó érték , hanem többek k ö zö tt függ a deform áló erő nagyságától, ille tve a deform álás m egszüntetése u tá n e lte lt időtől.

Н а a I I . kép le tben p 0 helyébe az egyes té sz ták n á l a t = 0 időponthoz ta rtozó feszültséget, a p helyébe pedig so rban a t — 10, 15, 30, 45, 60, 120 m p-hez tartozó feszültségértékeket ír ju k , akko r m inden egyes té sz tá ra k a ­punk egy sor relaxációs időértéket (t 10, t 30> t 60 stb.). Minél jobban eltér a relaxációs görbe le fu tása az exponenciálistól, anná l nagyobb lesz a kü lö n b ­ség a fenti m ódon szám íto tt relaxációs időértékek közö tt. Az így szám íto tt é rtékeke t a 4. á b ráb an áb rázo ltuk az idő függvényében.

A diagram ból lá th a tó , hogy az egyes tész tákná l a különböző idő ­pontokhoz tartozó relaxációs idők a kisebb időértékeknél nem m u ta tn ak

jól á ttek in th e tő képet, a nagyobb idő értékekhez ta rto zó relaxációs idők viszont elég jó közelítés­ben egy egyenes m en tén helyezkednek el. A m i az egyenesek iránytangense és a té sz ta v íz ta rta lm a közö tti összefüggést illeti, erre vonatkozóan az ed­digi adatok nem m u ta t­n ak teljesen világos képet. A nnyi m egállapítható , hogy a 45% -os v ízadago­lással k ész íte tt tész tae­gyenesének iránytangense nagyobb, m in t a 70%-os vízadagolással k ész íte tt tész ta egyeneséé. A többi té sz tá ra vonatkozó é rté ­kek a k é t szélső v íz ta r­ta lm ú tész ta értékei kö ­zö tt helyezkednek el. E

50

kérdés teljesebb értékelése céljából, v a lam in t a té sz ta re laxáció já t befolyásoló tovább i tényezők (hőm érséklet, p ihen tetési idő, deform álás m értéke) h a tásán ak tanu lm ányozására to vább i v izsgála tokat fo ly ta tunk .

M unkánkat dr. Telegdy K ováts László egyetem i ta n á r irán y ítá sa m el­le t t végeztük, k inek tan ác sa ié rt ezu tán is hálás köszöne té t m ondunk .

IRODALOM(1) R e jtő , P . — K o s u tá n y T . : K ísérletügyi Közi. 6 , 10, 1903.(2) K o s u tá n y T .: Magyar búzák és magyar lisztek chemiai és fizikai vizsgálata. Budapest, 1906.(3) H a n k ó c z y J . : Kísérletügyi Közi. 1 7 , 614, 1914.(4) V o lá ro v ic s , N. P . : Kolloidi v piscsevoj promisleimoszti 2. füzet. 40, 1949.(5) S c o tt— B la ir , G. V.: Foodstuffs, their P lasticity , F luidity and Consistency. Amsterdam 1953.(6) E ir ic h , F. R . : Rheology, N ew York 1956.(7) V á n d o r J . : Bevezetés a Teológiába. Budapest, 1954.(8) B o h n , L . J . — B a i le y , C . / / . : Cereal Chemistry 1 3 , 389, 1936.(9) C u n n in g h a m , J . R .— H ly n k a , J . : J. Appl. Physics. 2 5 , 1075, 1954.

И ССЛЕДО ВАН ИЕ РЕЛА КСА Ц И И TECTA П РИ БО РО М Л А БО РО ГРА Ф I.

Ластыть P. и Барань А.:Авторы исследовали релаксацию теста приготовленного из пше­

ничной муки с добавлением разного количества воды. Установили — согласно с исследованиями других авторов, что зависимость между напряж ением и временем нет експоненциальная. Далее исследовали зависимость между временем протекаю щим от окончания деформации и периодом релаксации.

U N TER SU C H U N G D E R R E L A X A T IO N VON T E IG E N M IT D EM LA B O R O G R A PH . I.

R. Lásztity un d A . B árányVerfasser un te rsuch ten die R elaxa tion von Teigen, die aus W eizen­

m ehl du rch verschieden grosse W asserzugaben hergeste llt w orden sind. In E ink lang m it anderen Forschern w urde festgestellt, dass bei der R elaxa­tio n der Zusam m enhang zwischen Spannung und Zeit n ich t exponen tia l ist. E s w urde ferner der Z usam m enhang zwischen den nach der U n terbrechung der D eform ation verlaufenen Zeitw erten u n d den angehörigen R elaxations­zeiten stud iert.

R ESE A R C H ON T H E R E L A X A T IO N OF D O U G H W IT H L A B O R O G R A PH . I.

R. Lásztity, and A . B árányThe re laxation of w heat flou r doughs contain ing d ifferent am ounts of

w ater has been studied , and i t was found — in agreem ent w ith o ther re ­search w orkers — th a t in th e course of re laxation th e re la tion betw een stress and tim e is n o t an exponentia l one. Furtherm ore , th e re la tio n of tim e in te r­vals m easured from the sw itching off the deform ing force to th e correspond­ing relaxation-tim es was exam ined.

L ’E X A M EN D E LA R E L A X A T IO N D E LA PÄ T E D E F A R ÍN É AVEC L E L A B O R O G R A PH E

R . Lásztity et A . B árányE n exam inan t la re laxa tion des pá tes faites de la farine de from en t a

l ’adm ix tion de l’eau variée, les au teu rs o n t é tab li que, en conform ité avec les résu lta ts d ’au tres au teu rs, (pendant) la re laxation , le rap p o rt en tre la tension e t le tem ps n ’est po in t exponentiel. E nsu ite , les rap p o rts en tre les valeurs d u tem ps écoulé des l ’a rré t de la déform ation e t les tem ps de re laxa tion rélatifs á ceux-ci on t été exam inés.